Имитационное моделирование интегрированных энергетических систем с использованием концепции энергетического хаба и потоковых методов
Введение ……………………………………………………………………………………………………….. 4
1. Интегрированные энергетические системы: состояние исследований и
постановка задач диссертации …………………………………………………………………………. 12
1.1. Имитационное моделирование при исследовании сложных проблем и
систем …………………………………………………………………………………………………………….. 12
1.2. Анализ концепции интегрированных энергетических систем …………………. 14
1.3. Анализ моделей для решения различных задач развития и
функционирования интегрированных энергетических систем ………………………….. 21
1.3.1. Исходные положения………………………………………………………………………. 21
1.3.2. Понятие энергетического хаба ………………………………………………………… 27
1.3.3. Традиционные модели …………………………………………………………………….. 31
1.3.4. Моделирование энергетического хаба……………………………………………… 37
1.4. Анализ выполненных исследований интегрированных энергетических
систем …………………………………………………………………………………………………………….. 42
1.5. Обоснование постановки задач исследований ………………………………………… 52
Выводы по первой главе ………………………………………………………………………………. 55
2. Технология имитационного моделирования интегрированных энергетических
систем …………………………………………………………………………………………………………….. 57
2.1. Методические принципы построения имитационной модели
интегрированной энергетической системы ………………………………………………………. 57
2.2. Имитационное моделирование энергетического хаба интегрированной
энергетической системы ………………………………………………………………………………….. 62
2.3. Использование метода путей и сечений при исследовании сетевых проблем
интегрированных энергетических систем ………………………………………………………… 66
2.4. Топологический метод анализа путей энергоснабжения для оценки
структурной надежности радиальной энергетической сети по критерию n–i …….. 74
2.5. Оптимизация использования потенциала преобразования электроэнергии в
тепло ………………………………………………………………………………………………………………. 76
2.6. Алгоритм конструирования имитационной модели интегрированной
энергетической системы ………………………………………………………………………………….. 78
2.7. Обоснование целесообразности использования имитационного подхода при
решении задач интегрированных энергетических систем с помощью
разработанных компьютерных средств ……………………………………………………………. 83
Выводы по второй главе ………………………………………………………………………………. 85
3. Некоторые задачи исследования интегрированной системы энергоснабжения с
использованием имитационной модели……………………………………………………………. 87
3.1. Объект исследований, исходные положения и допущения ……………………… 87
3.2. Оценка надежности радиальной электрической сети по критерию n–1
методом анализа путей и сечений ……………………………………………………………………. 91
3.2.1. Оценка дефицитов мощности ………………………………………………………….. 93
3.2.2. Оценка рисков дефицитов мощности ………………………………………………. 99
3.3. Оценка существования режима в интегрированной системе электро- и
теплоснабжения …………………………………………………………………………………………….. 101
3.4. Исследование структурной надежности интегрированной системы электро-
и теплоснабжения по критерию n–1 ……………………………………………………………….. 108
3.4.1. Оценка при отказах в системе электроснабжения с возможностью
резервирования в этой системе ………………………………………………………………………. 108
3.4.2. Оценка при отказах в системе теплоснабжения с возможностью
резервирования в системе электроснабжения …………………………………………………. 109
3.5. Исследование структурной надежности интегрированной системы электро-
и теплоснабжения по критерию n–2 ……………………………………………………………….. 112
3.6. Оценка возможностей преобразования электроэнергии в тепловую энергию
в случае дифференцированных по зонам суток тарифов на электроэнергию …… 115
Выводы по третьей главе……………………………………………………………………………. 123
Заключение ……………………………………………………………………………………………….. 124
Список публикаций автора…………………………………………………………………………. 126
Список использованных источников ………………………………………………………….. 130
Приложение А – Копии свидетельств на программный продукт …………………….. 141
Приложение Б – Акт внедрения……………………………………………………………………… 143
Приложение В – Заключение ФГБУН ИСЭМ СО РАН …………………………………… 144
Приложение Г – Заключение Международного научного семинара ……………….. 150
Во введении изложены актуальность темы работы, ее цель и задачи,
отражена научная новизна, практическая значимость полученных
результатов.
Первая глава посвящена анализу зарубежного и отечественного опыта
развития и функционирования интегрированных энергетических систем.
Рассмотрены традиционные модели, а также особенности и условия их
применения исследования интегрированных энергетических систем.
Первые исследования с использованием понятия энергетического
хаба и интегрированных энергетических систем выполнили Andersson G.,
Bakken B.H., Geidl M., Favreperrod P., Klöckl B., Koeppel G. и др. Вопросы
оптимизации и моделирования интегрированных энергетических систем
рассматривались в работах Almassalkhi M., Beccuti G., Duan Q., Hiskens I.,
Li Q., Li P., Sheng W., Li Z., Zhu C., Zhang X. и др. Исследования
интегрированных интеллектуальных энергетических систем основываются
на работах Воропая Н.И., Стенникова В.А., Барахтенко Е.А., Войтова О.Н.,
Husmann H.J., Tantau H.J., Gore B.J., Delport W. и др. Вопросы
моделированияибазовыеположенияэнергетическогохаба
рассматривались в работах Герасимова Д.О., Суслова К.В., Alvarado F. , Hu
Y. , Adapa R., Gil E.M. , Quelhas A.M., McCalley J.D. и других.
Обоснованынеобходимостьинаправленияисследований
диссертации, методы и принципы моделирования интегрированных систем
энергоснабжения на основе концепции энергетического хаба с
использованием потоковых методов.
Во второй главе представлены методические принципы построения
имитационной модели интегрированной энергетической системы.
Концепция энергетического хаба является конструктивным
подходомкимитационномумоделированиюкомплексных
интегрированных энергетических систем. Подход имитационного
моделирования может быть использован в качестве базовой технологии
для построения интегрированной модели энергосистемы с несколькими
видами энергии. Предлагается использовать возможности программного
обеспечения MATLAB/Simulink для разработки предлагаемой технологии.
На рисунке 1 показана обобщенная схема методического подхода к
имитационному моделированию интегрированных энергетических систем.
В позициях 1 – 4 представлен объект исследования –
интегрированнаяэнергетическаясистема,сформированнаяиз
индивидуальных систем – электроэнергетическая система (ЭЭС),
теплоснабжающая система (ТСС), газоснабжающая система (ГСС) и
возможно других. Каждая из индивидуальных систем включает источники
энергии, потребителей энергии и электрические или/и трубопроводные
сети (см. позиции 2 – 4).
Следующий уровень рассмотрения (позиции 5 – 7) представляет
основные составляющие имитационной модели интегрированной
энергетической системы при различной степени детализации рассмотрения
элементов. При необходимости рассмотрения детальной универсальной
модели используется технология моделирования энергетического хаба
средствами программной среды MATLAB/Simulink (позиция 6) и
представляющая детальные модели источников энергии, потребителей и
сетевых элементов. Соответствующая необходимая информация для
конструирования модели энергетического хаба поступает в позицию 6 из
позиций 2 – 4. При этом, для реализации, разработанной автором
методологии, с учетом необходимых допущений на основании детальной
универсальной модели энергетического хаба, получаются частичные
упрощенные модели энергетических хабов отдельно для источников
энергии и отдельно для потребителей. В случаях упрощенного
моделирования интегрированной энергетической системы в позиции 7
формируются упрощенные модели энергетических хабов для источников и
потребителей отдельно на базовом языке программной среды MATLAB
независимо от универсальной модели энергетического хаба (см. связи 3 – 7
и 4 – 7).
1Интегрированная энергетическая система
другие
ЭЭСТССГСС
системы
Объект
2Электрические34
и трубопроводныеИсточникиПотребители
сетиэнергииэнергии
Модели5 Потоки в6
Энергетический хаб –
сетяхдетальная
7 Частичные моделиуниверсальная модель
энергетических
хабов
8 Оценочные9 Задачи анализа
Задачиструктурно-режимов и
сетевые задачи*управление ими
* Оптимизация преобразования
электроэнергии в тепло
* Оценка структурной надежности ИЭС
* Оценка существования режима ИЭС
* и др.
Рисунок 1 – Обобщенная схема методического подхода к имитационному
моделированию интегрированных энергетических систем
В дополнение к изложенному упрощенному представлению
источников и потребителей на базовом языке программной среды
MATLAB реализуются модели электрической или/и трубопроводной сетей
на уровне представления их элементов (электрических линий, участков
трубопроводов) пропускными способностями. Это представление сетевых
элементов (позиция 5) позволяет решать оценочные структурно-сетевые
задачи с использованием методологии потоков в сетях, в частности
методом путей и сечений, а также с помощью разработанного автором
топологического метода анализа путей энергоснабжения (позиция 8).
Далеерассмотренвопросимитационногомоделирования
энергетического хаба интегрированной энергетической системы. Процесс
моделирования средствами Simulink можно разделить на нескольких
этапов. Первым из них является этап составления расчетной схемы сети.
Под расчетной схемой понимается схема исследуемого участка сети с
нанесенными на ней параметрами, которые должны быть учтены при
моделировании. Вторым этапом является компоновка модели, которая
заключается в выборе из библиотек Simulink необходимых блоков, их
размещение в специальном окне и соединение между собой.
Представлен метод поиска путей и сечений. Алгоритм метода
предполагает введение дополнительного узла суммарной нагрузки и
введение дополнительных связей до этого узла. На этой основе
составляется матрица путей, а затем используя правило логического
сложения – матрица сечений и матрица пропускных способностей связей
схемы. Далее можно выполнить оценку структурной надежности сети и
другие задачи.
Для оценки достаточности пропускной способности от источника
питания (ИП) до нагрузки (Н) необходимо проверить условие:
Ck : k KP
i , jI
k
ij PH ,(1)
где K – число сечений; k – номер сечения, Ck – сечение; i, j – номера узлов,
Pij – пропускная способность связи; РН – суммарная нагрузка сети, I –
число узлов.
Если условие выполняется, то сеть работоспособна.
Изложенные положения представляют основные составляющие
разработанного методического подхода к построению имитационной
модели интегрированной энергетической системы. Для подтверждения
работоспособности имитационного подхода проведена его верификация.
Верификация имитационной модели ИЭС рассмотрена для двух классов
задач: 1) процедуре верификации подвергаются модели, в которых
имитационные эксперименты выполняются на расчётных моделях
(например, оценка структурной надежности ИЭС; оценка допустимости
потокораспределения в ИЭС в нормальном режиме); 2) процедуре
верификации подвергаются модели, в которых имитационные
эксперименты выполняются с использованием оптимизационной модели.
Первый случай реализован путем решения ряда задач оценки
структурной надежности с использованием двух методов: метода путей и
сечений при адаптации этого подхода, разработанного Ю.А. Фокиным, к
рассматриваемому комплексу задач, топологического метода анализа
путей энергоснабжения, разработанного автором диссертации.
Для верификации имитационного подхода применительно к случаю
имитационных экспериментов с использованием оптимизационной модели
как базовой, рассмотрена задача преобразования электроэнергии в тепло с
использованием дифференцированных в течение суток тарифов на
электроэнергию.
Оценка структурной надежности ИЭС
Оценка структурной надежности схемы по критерию n–1 методом
путей и сечений:
Pdn PН C kn :k n K n P ,
i , jI
kn
ijn 1, N ,(2)
n
где Pd – дефицит мощности при отказе связи n, K – число сечений, N –
число связей, I – число узлов.
Суммарный показатель структурной надежности по критерию n–1:
N
Pd Pdn .(3)
n 1
Средняя частота отказов системы равна сумме частот отказов ее
элементов:
N
i(4)
n 1
где ω – частота устойчивых отказов, n – элементы системы.
Риск отказа связей системы рассчитывается по формуле:
NN
R i Pdn(5)
n 1n 1
R – риск отказа связей системы.
Топологический алгоритм анализа путей энергоснабжения для
оценки надежности радиальной энергетической сети по критерию n–i
заключается в определении топологии связей схемы для дальнейшего
определения места, где образуется дефицит мощности в системе при
отказе линии.
Необходимо учесть следующее:
1.Нумерация связей от источника питания к нагрузкам от 1 до n.
2.Если есть два и более повторяющихся номера в связи, то
принять это место за разветвление схемы.
3.Производить анализ в сторону увеличения нумерации узлов.
Необходимо пронумеровать узлы от источника питания до нагрузки
(n 1, N ), где n – число элементов сети. Когда все узлы пронумерованы,
необходимо составить топологию связей сети. Для этого необходимо взять
ближайшие два номера узлов связи, где первый номер принять за i, второй
за j. Проверить условие существования связи; если связь существует,
проверить наличие нагрузки и зафиксировать ее. Далее определить,
отключена ли данная линия. Если отключения нет, перебором выполняется
поиск всех возможных связей при прибавлении в каждой последующей
итерации i+1 и j+1. Работа алгоритма считается законченной, когда i, j
будут равны последнему элементу системы N. Если обнаруживается
отключение линии, то тогда суммируются все зафиксированные нагрузки
после этой связи. Также необходимо учесть, что есть два случая
определения дефицитов нагрузки в радиальной схеме:
1. Если отключения линий определены до разветвления линии, то
дефицит мощности определяется суммой нагрузки после разветвления.
2. Если отключения линий определены после разветвления линии, то
тогда дефицит мощности определяется суммой нагрузки после каждого
обрыва.
Топологический алгоритм анализа путей энергоснабжения
определяет топологию сети и дефициты мощности сети в радиальной
схеме и может быть альтернативным подходом определения мест
дефицитов методу путей и сечений для радиальной схемы.
Оптимизацияиспользованияпотенциалапреобразования
электроэнергии в тепло
Формализуем задачу оптимизации следующим образом:
целевая функция:
PF S max,(6)
при ограничениях:
PF S PF S lim ,(7)
Pij Pij lim ,(8)
Pkheat Pkheat lim ,(9)
l 1PFSl
P P h
l
,(10)
1 / Pij
FSFS
Pij Pij lim Pij ,(11)
где PF S – дополнительная электрическая мощность для преобразования в
тепловую; Pij lim – пропускная способность ветви ij; Pkheat lim – пересчитанный
в электрическую мощность уровень тепла для потребителя k; h – шаг
оптимизации; l – номер итерации. Второй член в правой части (10)
аналогичен градиенту целевой функции.
Модели всехда
ВходсистемВыход
сформированы?нет
Настройка алгоритма наБаза данных системы
формирование моделиэлектроснабжения
системыБаза данных
теплоснабжающей
Поиск первого элемента
системы
системы
База данных
Поиск очередного элементагазоснабжающей системы
системы
База данных других
Модель элемента системы
систем энергоснабжения
стандартная?
нет
даБиблиотека стандартных
Выборка и пристыковкамоделей элементов в
стандартной модели элементасреде MATLAB/Simulink
Выборка и пристыковка
хабовской модели элементаДополнительная
библиотека моделей
элементов на основе
Фиксация местоположения в
концепции
схеме элемента с модельюнет энергетического хаба в
да
Все элементы системысреде MATLAB/Simulink
найдены?
Рисунок 2 – Алгоритм конструирования имитационной модели в среде
MATLAB/Simulink
Представлен разработанный алгоритм конструирования имитационной
модели интегрированной энергетической системы. Система MATLAB
имеетвсвоемсоставеобъектно-ориентированныйязык
программирования, позволяющий автоматизировать создание сложных
имитационных моделей энергетических систем по различным каналам
энергоснабжениясучетомосновныхположенийконцепции
энергетическогохаба.Основныесоставляющиеалгоритма
конструирования имитационной моделей представлены на рисунке 2.
В результате моделирования в среде MATLAB/Simulink можно
построить модели различных систем энергоснабжения и с помощью
блоков преобразования и накопления энергии применить концепцию
энергетического хаба.
В главе 3 рассмотрены некоторые задачи исследования
интегрированнойсистемыэнергоснабжениясиспользованием
имитационной модели для верификации имитационного подхода
применительно к отмеченным выше двум классам базовых имитационных
задач: 1) имитация с использованием расчетной модели – два характерных
случая оценки структурной надежности ИЭС; 2) имитация оценки
потенциала преобразования электроэнергии в тепло.
Рассматривается система электроснабжения микрорайона, состоящая
из 207 узлов (Рисунок 3). Из них 2-12 – общежития, 17- 18 – детские сады,
13-16 – жилые дома. На рисунке потребители обозначены большими
черными квадратами. Малыми черными квадратами представлены
подстанции 6/0,4 кВ. Соответственно, толстыми линиями показаны линии
6 кВ, тонкими – разводные 0,4 кВ по потребителям от подстанции 6/0,4 кВ.
РП – распределительная подстанция, от которой запитывается микрорайон.
При этом примем, что линии 0,4 кВ не имеют ограничений по пропускной
способности. Годовые графики электропотребления общежитий и жилых
домов принимаются одинаковыми.
Распределительный электрический пункт23
РП
192022
111162126313641
2712172227323742
38131823283338437
4914192429343944
52025
10153035404525
101112
Распределительный электрический пункт
1718
1527
111162126313641
6Жилой дом
2712172227323742
381318232833384314
Общежитие
4914192429343944
51015202530354045
Детский сад
Распределительный электрический пункт
Распределительный электрический пункт
111162126313641
111162126313641
217226
71227323742
2712172227323742
3813182328333843
3813182328333843
4914192429343944
510152025303540454914192429343944
51015202530354045
Рисунок 3 – Электрическая схема системы электроснабжения микрорайона
Максимальный вклад в определение дефицитов мощности дают
линии 6 кВ, поэтому было принято решение на основе исходной
электрической схемы сформировать расчетную схему при агрегированном
представлении разводки электроэнергии по домам (Рисунок 4). Расчетная
схема тепловой сети топологически аналогична, поскольку каждое
общежитие является потребителем и электроэнергии, и тепла. Расчетные
схемы электрической и тепловой сетей интегрированной системы
энергоснабжения показаны на рисунке 5.
Черными линиями обозначена электрическая сеть, фиолетовыми –
тепловая сеть. ТП – тепловой пункт. Квадрат обозначает потребителя.
Нумерация узлов для электрической сети представлена без штрихов, для
тепловой – со штрихами. В связи с небольшими расстояниями между
общежитиями вводятся допущения в представление электрической и
тепловой сетей. Потерями при передаче тепла и электроэнергии на
небольшое расстояние можно пренебречь. Температура теплоносителя по
всей длине каждого участка тепловой сети принята одинаковой.
РП
894356
122
РП
11312
5ТП
64’3’5’6′
14152′
1′
Рисунок 4 – Электрическая схемаРисунок 5 – Интегрированная система
системы электроснабжения общежитийэлектро- и теплоснабжения блока из 9
общежитий
Нагрузки представляются моделями энергетического хаба, в которых
входными переменными являются электроэнергия и централизованное
тепло, выходными – электроэнергия и тепло. Модель энергетического хаба
потребителей представлена на рисунке 6.
ЭлектроэнергияЭлектроэнергия
(нагрузки)
Выходы
Входы
Тепло
Централизованное
теплоснабжение- Трансформатор
– Электрообогреватель
– Отопительная батарея
Рисунок 6 – Энергетический хаб потребителя
Произведем оценку существования режима для системы
электроснабжения. На рисунке 7 представлена отдельно расчетная схема
электрической сети микрорайона, преобразованная в соответствии с
правилами метода путей и сечений и введением дополнительного узла
суммарной нагрузки (узел 29) и связей с этим узлом. Линии к
дополнительному узлу нагрузки на рисунке обозначены пунктиром (28-
45). Их пропускная способность равна величине перенесенной в
дополнительный узел нагрузки. Связи между узлами задаются их
пропускными способностями.
Рисунок 7 – Расчетная электрическая схема системы электроснабжения микрорайона
Составим матрицу путей согласно анализу схемы. Используя
правило логического сложения, поэлементно складываются столбцы,
содержащие 1. В результате получилось 442 750 сечений.
Согласно полученным данным составляем матрицу сечений согласно
входящим в них связям. Далее на основе матрицы сечений составляется
матрица пропускных способностей.
Для расчета пропускной способности от источника питания (РП) до
нагрузки (Н) необходимо выполнить условие (1). Нагрузку общежитий
принимаем равную 55 кВт, детских садов – 100 кВт, жилых домов – 15
кВт. Для пропускных способностей всех сечений выполняется условие (1).
Далее произведем расчет дефицита мощностей по пропускным
способностям сечений при безотказной работе связей схемы.
Анализ структурной надежности относительно узла нагрузки
показал, потокораспределение в данном режиме находится в допустимой
области. Далее необходимо произвести оценку дефицитов мощности по
всем 442 750 сечениям.
Дефициты мощности при отказах связей по критерию n–1 для схемы
на Рисунке 7 представлены на Рисунке 8.
Самые загруженные связи – 14, 17, 18, 19. Выполнен расчет
дефицитов мощностей при пропускных способностях этих связей,
увеличенных соответственно путем использования средств увеличения
пропускных способностей связей (например, FACTS) на: 1,1; 1,2; 1,3; 1,5.
Диаграмма, показывающая наглядно как сократился дефицит мощности в
системе, представлена на Рисунке 8. Как видно, дефициты мощности
остались только по связям 14, 17, 18, 19.
180000
160000
140000
120000
100000
МВт
80000
60000
40000
20000
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27
Pd при исходных значенияхPd при увеличении пропускной способности
Рисунок 8 – Дефициты мощности из-за недостатка пропускных способностей сечений
при оценке надежности (1-27 – связи)
Также был выполнен расчет дефицитов мощности жилого дома. К
сети подключено 4 дома (узлы 14, 15, 16, 17).
Выполнена оценка рисков дефицитов мощности при отказе по
связям.
Используя выражения (4), (5), посчитаем частоту устойчивых
отказов по связям и риски отказов линий. Исходя из справочных данных и
расстояния между узлами, был выполнен расчет устойчивых отказов
связей сети. Расчет выполнялся для линий с номинальным напряжением 6
кВ и 0,4 кВ. Были получены показатели частоты отказов ω на 1/100 км в
год. Самый высокий показатель на линии с номинальным напряжением 6
кВ у связей: 1-22, 22-23. На номинальном напряжении 0,4 кВ у связи 15-27.
Это связано с большим расстоянием между узлами. Далее используя
формулу (5), выполнен расчет риска отказа связей системы.
В дальнейших исследованиях предлагается рассмотреть участок сети
с высокой частотой отказов, который включает в себя 9 общежитий
(Рисунок 4).
На рисунке 9 представлены пропускные способности при отказах
связей в системе электроснабжения по критерию n–1. Оранжевым цветом
обозначены дефициты мощности по пропускной способности сечений и,
соответственно, дефициты мощности для питания нагрузки.
Дефициты мощности по сечениям можно существенно сократить,
введя резервные линии, параллельные существующим линиям ② и ④. В
принципе, учитывая короткие расстояния между общежитиями, можно
рассматривать резервные линии по всем связям. При этом резервные
линии представляются нормально включенными, что будет давать
сокращение активных потерь.
80008000
70007000
60006000
50005000
4000
4000
3000
3000
2000
20001000
10000
0①, ①, ①, ①, ②, ②, ②, ③, ③, ④,
кВт
кВт
② ③ ④ ⑤ ③ ④ ⑤ ④ ⑤ ⑤
①②③④⑤
Рисунок 9 – Пропускные способностиРисунок 10 – Пропускные способности
сечений при оценке надежности посечений по критерию n–2 электрической
критерию n–1 в электрической сетисхемы
Произведем оценку надежности интегрированной энергетической
системы для схемы теплоснабжения общежитий, представленную на
рисунке 7. Пути и сечения схемы будут аналогичными электрической
схеме.
На рисунке 11 представлены пропускные способности по критерию
n–1 сечений системы теплоснабжения при оценке структурной
надежности. Оранжевым цветом обозначены дефициты мощности по
пропускной способности сечений и, соответственно, дефициты мощности
для питания тепловой нагрузки. Красная линия показывает минимальное
значение тепловой нагрузки в аварийном режиме.
8080
7070
6060
5050
Гкал/ч
Гкал/ч
30
100
0①, ①, ①, ①, ②, ②, ②, ③, ③, ④,
①②③④⑤② ③ ④ ⑤ ③ ④ ⑤ ④ ⑤ ⑤
Рисунок 11 – Пропускные способностиРисунок 12 – Пропускные способности
сечений при оценке надежности посечений при оценке структурной
критерию n–1 в тепловой сетинадежности по критерию n–2 тепловой
сети
Если в системе электроснабжения имеются средства регулирования
режима (например, регулируемые источники реактивной мощности,
трансформаторы с поперечным регулированием, гибкие электропередачи
переменного тока – FACTS, распределенная генерация и др.), тогда
ограничения потребителей в рассматриваемом состоянии системы можно
уменьшить изменением потокораспределения и уровней напряжений с
использованием средств регулирования режима.
Произведем оценку надежности интегрированной энергетической
системы на основе критерия n–2. На рисунке 10 представлены пропускные
способности сечений схемы электроснабжения при оценке ее структурной
надежности по критерию n–2. Оранжевым цветом обозначен дефицит
мощности по пропускной способности сечений.
Аналогично произведем оценку надежности интегрированной
энергетической системы на основе критерия n–2 для тепловой схемы
общежитий. На рисунке 12 представлены пропускные способности
сечений при оценке структурной надежности схемы теплоснабжения по
критерию n–2. Оранжевым цветом обозначен дефицит мощности по
пропускной способности сечений.
Для сокращения затрат на оплату энергии рассматривается
преобразование электроэнергии в тепловую в интегрированной
энергетической системе.
9000045000
8000040000
7000035000
6000030000
руб.
5000025000
руб.
4000020000
3000015000
2000010000
100005000
Рисунок 13 – Сравнение оплаты при учетеРисунок 14 – Сравнение оплаты при учете
преобразования электрической энергии впреобразования электрической энергии в
тепловую (100%)тепловую (50%)
Результаты расчетов преобразования электроэнергии в тепловую,
представлены на рисунках 13 и 14.
Анализ пропускной способности и загрузки отдельных линий связи
применительно к схеме на Рисунке 4 в случае преобразования
электроэнергии в тепло в соответствии с предполагаемым условием
показывает, что эта загрузка неодинакова (см. таблицу 2).
Выполним расчет оценки некоторого предельного объема
преобразования электроэнергии в тепло в ночное время с учетом
возможностей электрической сети, используя оптимизационную задачу
(6)-(11). Эти возможности зависят от свободных пропускных способностей
связей и допустимой нагрузки трансформаторов на питающей подстанции.
Необходимые параметры электрической сети и расчет основной загрузки
без учета активных потерь приведены в таблице 2. Потребляемая нагрузка
в ночное время, найденная на предыдущем этапе (расход основной
нагрузки) для каждого потребителя, составляет 55 кВт. Допустимая
нагрузка трансформаторов на питающую подстанцию составляет 6000 кВт.
Будем считать, что кабельные линии от трансформаторных подстанций
6/0,4 кВ для импорта электроэнергии в здание не имеют пределов
передаточных возможностей.
Таблица 2
Пропускная способность связей электрической сети и потоки по
связям
Номера связей3–42–33–51–25–6
Пропускная
235235235235235
способность, кВт
Загрузкасвязей,
110165220110110
кВт
Имитационная процедура оптимизации использования потенциала
преобразования электроэнергии в тепло с учетом дифференцированных
тарифов на электроэнергию в течение суток будет выглядеть следующим
образом:
1. От РП отходит 3 луча электрической схемы системы
электроснабжения общежитий.
2. В качестве первого сценария имитационной процедуры примем луч
3–4, по которому можно реализовать наибольшую долю потенциала
преобразования, поскольку этот луч содержит только одну линию, к
которой подключено два общежития.
3. Результат оптимизации в соответствии с задачей (6)–(11) дает
оптимальное значение преобразуемой электроэнергии в единицах
мощности, которое ограничено фактическим значением тепловой нагрузки
в ночное время. При этом пропускная способность луча 3–4 не
использована полностью.
4. Исходя их аналогичных соображений в качестве второго
имитационного сценария выбираем луч 2–3. Как видно из Рисунка 15, в
результате оптимизации тепловая нагрузка общежития 11 полностью
покрывается за счет преобразования электроэнергии в тепло, а оставшаяся
пропускная способность связи 2–3 позволяет передать необходимую долю
электроэнергии для преобразования в тепло, распределенную между
общежитиями 7 и 10.
5. Аналогично формируется третий имитационный сценарий по лучу
3–5 и 5–6, для которого решается оптимизационная задача (6)–(11). При
этом реализацию преобразования электроэнергии в тепло ограничивает
малый запас пропускной способности (см. Рисунок 15).
На рисунке 15 представлен график сходимости процесса
оптимизации. На оси абсцисс представлены номера связей по итерациям,
на оси ординат – дополнительная в единицах мощности электроэнергия
для преобразования в тепло.
Рисунок 15 – Иллюстрация сходимости процесса оптимизации
Из расчета видно, что можно использоватьпотенциал
электроэнергии для дополнительного преобразования в тепло.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В результате выполнения диссертационной работы достигнута
поставленная цель: разработаны методические основы и методы
имитационного моделирования интегрированных энергетических систем
на основе концепции энергетического хаба и потоковых методов,
продемонстрирована на примерах различных задач технология
имитационного моделирования этих систем с использованием
программной среды MATLAB/Simulink.
Выполнены поставленные задачи исследований:
1. Выполнен анализ состояния исследований интегрированных
энергетических систем и анализ существующих моделей для решения
различных задач развития и функционирования интегрированных
энергетических систем. Выполнено обоснование необходимости
разработки метода моделирования интегрированных энергетических
систем.
2.Разработаныметодическиепринципыимитационного
моделирования и разработан метод конструирования имитационной
модели интегрированных энергетических систем с использованием
концепции энергетического хаба и потоковых методов. Рассмотрены
методические принципы имитационного моделирования энергетического
хаба в среде MATLAB/Simulink и на основе этих принципов разработан
алгоритм конструирования имитационной модели энергетического хаба.
Основная идея предлагаемого подхода заключается в построении
имитационной модели интегрированной энергосистемы с учетом моделей
простых типовых элементов из библиотеки MATLAB/Simulink и сложных
моделей энергетического хаба из дополнительной библиотеки, а также
потоковых методов в сетях. Алгоритм конструирования имитационной
моделиинтегрированнойэнергетическойсистемыпоказывает
возможность построения имитационных моделей в MATLAB/Simulink.
3. Разработаны алгоритмы моделирования электрических и
трубопроводных сетей в составе интегрированных энергетических систем
с использованием методов потоков в сетях.
4. Разработан топологический метод оценки структурной надежности
радиальной электрической сети. Разработанный топологический алгоритм
анализа путей энергоснабжения применим для оценки структурной
надежности радиальной энергетической сети по критерию n–i и повышает
эффективность вычисления дефицитов мощности при отказах связей.
5.Разработанимитационныйметодсиспользованием
оптимизационной модели для реализации преобразования электроэнергии
в тепло в интегрированной энергетической системе. Выполнено
исследование задачи использования электроэнергии для ее преобразования
в тепло в ночной период при льготных тарифах на электроэнергию,
показывающий эффективность разработанной технологии.
6. Рассмотрены на примере различных задач имитационного
моделирования интегрированных энергетических систем особенности
использования предложенных подходов. Решена задача определения
пропускных способностей сечений схемы и выполнена оценка
структурной надежности на основе допустимости потокораспределения в
каждойизсхеминдивидуальныхсистемэнергоснабжения
интегрированной энергетической системы с применением метода поиска
путей и сечений. Выполнена оценка надежности радиальной
электрической сети по критерию n–1 методом анализа путей
электроснабжения. Рассчитана частота отказов элементов сети.
Произведена оценка надежности интегрированной энергетической
системы на основе критерия n–1 и n–2 для схемы энергоснабжения с
возможностью резервирования.
Полученные результаты экспериментальных исследований показали
эффективность применяемых методов оценки надежности сети. Расчеты
преобразования электроэнергии в тепло показали, что суммарные затраты
на оплату тепла существенно сокращаются.
Актуальность темы
Энергетика является важнейшей отраслью, охватывающей добычу
энергоресурсов, производство, преобразование, транспортировку и использование
энергии потребителями. Энергоснабжение потребителей обеспечивается
различными видами энергоресурсов, которые мало взаимосвязаны между собой.
В качестве объединяющей системы выступает топливно-энергетический комплекс
(ТЭК) России. ТЭК включает в себя основные три подсистемы:
топливоснабжающие системы; системы электро– и теплоснабжения; система ядерной
энергетики. На этапе планирования развития ТЭК рассматриваются все отрасли
энергетики, но вопросам комплексного использования различных видов энергии
не уделяется должного внимания.
В последнее время развивается комплексный подход, рассматривающий
совместное развитие и функционирование нескольких отдельных систем
(электро- и теплоснабжения, электро-, тепло- и газоснабжения и др.) в составе
интегрированных энергетических систем (ИЭС). При этом под интегрированной
энергетической системой понимается система, включающая совокупность
индивидуальных систем энергетики, взаимосвязанных посредством общих
взаимозависимых режимов функционирования при производстве, потреблении и
транспортировки соответствующих видов энергии, а также комплексном развитии
этих систем.
В результате комплексного использования различных видов энергии
1. Воропай, Н.И. Теория систем для электроэнергетиков: Учебное пособие /
Н.И. Воропай // Новосибирск: Наука, Сибирская издательская фирма РАН. – 2000.
– С. 268.
2. Воропай, Н.И.Интегрированныеинтеллектуальныеэнергетические
системы / Н.И. Воропай, В.А. Стенников //Известия Российской академии наук.
Энергетика. – 2014. – № 1. – С. 64-73.
3. Воропай, Н.И.Интегрированныеэнергетическиесистемы:вызовы,
тенденции,идеология/Н.И. Воропай,В.А. Стенников,Е.А. Барахтенко
//Проблемы прогнозирования. – 2017. – № 5. – C.39-49.
4. Воропай, Н.И. Исследование мультиэнергетического объекта методами
имитационного моделирования / Н.И. Воропай, Е.В. Уколова, Д.О. Герасимов,
К.В. Суслов,Пио Ломбарди,П. Комарницки//ВестникИркутского
государственного технического университета. – 2018. – Т. 22. – № 12 (143).
5. Воропай, Н.И. Надежность систем электроснабжения / Н.И. Воропай –
Новосибирск: Наука, 2006. – 205 с.
6. Воропай, Н.И.Разработкаимитационноймоделиинтегрированной
мультиэнергетической системы с использованием концепции энергетического
хаба/Н.И. Воропай,Д.О. Герасимов,Е.В. Сердюкова,К.В. Суслов
//Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики. –
2020. – С. 46-54.
7. Воропай, Н.И.Управлениемощнымиэнергообъединениями/
Н.И. Воропай,В.В. Ершевич,Я.Н. Лугинский,Ю.Н. Руденко//М.:
Энергоатомиздат. – 1984. – С. 256.
8.Григорьев, Л. Перспективы когенерации / Л. Григорьев, В. Гимади,
А. Амирагян, И. Поминова, А. Курдин, О. Колобов, А. Мартынюк, С. Пих,
А. Кутузова, С. Колобанов // Энергетический бюллетень. – 2018. – №59. – С.28.
9. Гулиев,Г.Б. Вероятностноемоделированиепотокораспределенияв
энергосистеме с распределенной генерацией и возобновляемыми источниками /
Г.Б. Гулиев, Н.Р. Рахманов //Методические вопросы исследования надежности
больших систем энергетики / отв. ред. Н.И. Воропай, А.Н. Назарычев.- СПб.:
ИСЭМ СО РАН, 2015.- Вып. 65: Надежность либерализованных систем
энергетики. – C. 511–516.
10. Ефимов, Д.Н. Модель потокораспределения в мультиэнергетической
системе / Д.Н. Ефимов, Д.М. Быков //Методические вопросы исследования
надежности больших систем энергетики. – 2019. – С. 137-146.
11. Киушкина В.Р. Проблемы автономных систем электроснабжения в
индикативной оценке энергетической безопасности локальной энергозоны
//Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2016.
– № 12-5. – С. 780-784.
12. Обухов, С.Г. Методика выбора ветроэнергетических установок малой
мощности / С.Г. Обухов, М.А. Сурков, З.П. Хошнау //Электро. Электротехника,
электроэнергетика, электротехническая промышленность. – 2011 – №2 – С. 25 –
30.
13. Папков, Б.В. Элементы теории графов в задачах электроэнергетики:
учебное пособие / Б.В. Папков, А.Л. Куликов – Н.Новгород: НИУ РАНХиГС,
2019. – 176 с.
14. Рахманов, Н.Р.Моделированиепроцессавыработкимощности
ветростанцией при прогнозировании режима покрытия мощности нагрузки в
энергосистемевовнутрисуточныхциклах/Н.Р. Рахманов,Г.Б. Гулиев,
Ф.Ш. Ибрагимов //Проблемы энергетики. – 2015. – № 3. – С. 3–11.
15. Фалкерсон, Д. Потоки в сетях / Д. Фалкерсон, Л. Форд //Мир. – 1966. –
276 с.
16. Фокин, Ю.А. Надежность и эффективность сетей электрических систем /
Ю.А. Фокин //М.: Высш. шк. – 1989. – 151 с.
17. Франк, Г. Сети, связь и потоки / Г. Франк, И. Фриш //под ред. Д.А.
Поспелова. – 1978. – 445 с.
18. Шеннон, Р. Имитационное моделирование систем–искусство и наука /
Р. Шеннон – 1978. – 420 с.
19. Almassalkhi, M. Optimization framework for the analysis of large-scale
networks of energy hubs / M. Almassalkhi, I. Hiskens //17th Power System Computation
Conference, Stockholm, Sweden, August 22 – 26. – 2011 – P. 7.
20. Alvarado, F. Uncertainty in power system modeling and computation /
F. Alvarado, Y. Hu, R. Adapa //1992 IEEE International Conference on Systems, Man,
and Cybernetics. – IEEE, 1992. – pp. 754-760.
21. An, S. Natural gas and electricity optimal power flow / S. An, Q. Li,
T.W. Gedra //2003 IEEE PES Transmission and Distribution Conference and
Exposition (IEEE Cat. No. 03CH37495). – IEEE, 2003. – vol. 1. – pp. 138-143.
22. Anders, G.J. Probability concepts in electric power systems. – New York:
Wiley. – 1990. – pp. 455–507
23. Bakken, B.H. Energy distribution systems with multiple energy carriers /
B.H. Bakken, M.M. Belsnes, J. Røynstrand //District heating. – 2002. – vol. 14. – pp. 13
– 15.
24. Bakken, B.H. Energy service systems: Integrated planning case studies /
B.H. Bakken, A.T. Holen //IEEE Power Engineering Society General Meeting, 2004. –
IEEE, 2004. – pp. 2068-2073.
25. Bakken, B.H. Simulation and optimization of systems with multiple energy
carriers/B.H. Bakken,A. Haugstad,K.S. Hornnes,S. Vist,B. Gustavsen,
J. Røynstrand //In Proceedings of the 1999 Conference of the Scandinavian Simulation
Society (SIMS), Linkoöping, Sweden. – 1999.
26. Beccuti, G. Energy hub modelling and optimisation: an analytical case-study /
G. Beccuti, T. Demiray, M. Batic N. Tomasevic, S. Vranes //2015 IEEE Eindhoven
PowerTech. – IEEE, 2015. – pp. 1-6.
27. Carvalho, M. Optimal synthesis of trigeneration systems subject to
environmental constraints / M. Carvalho, L.M. Serra, M.A. Lozano //Energy. – 2011. –
vol. 36. – № 6. – pp. 3779-3790.
28. Chaudry, M. Multi-time period combined gas and electricity network
optimization / M. Chaudry, N. Jenkins, G. Strbac //Electric Power System Research. –
2008. – vol. 78. – №5. – pp. 1265-1279.
29. Chen, P. Probabilistic load flow: A review / P. Chen, Z. Chen B. Bak-Jensen
//2008 Third International Conference on Electric Utility Deregulation and
Restructuring and Power Technologies. – IEEE, 2008. – pp.1586-1591.
30. Chen, P. Study of power fluctuation from dispersed generations and loads and
its impact on a distribution network through a probabilistic approach / P. Chen, Z. Chen,
B. Bak-Jensen, R. Villafafila, S. Sorensen //2007 9th International Conference on
Electrical Power Quality and Utilisation. – IEEE, 2007. – pp. 1-5.
31. Chen, X. Robust restoration method for active distribution networks /
X. Chen, W. Wu, B. Zhang //IEEE Transactions on Power Systems. – 2015. – vol. 31. –
№ 5. – pp. 4005-4015.
32. Dababneh, F. Integrated Electricity and Natural Gas Demand Response for
Manufacturers in the Smart Grid / F. Dababneh, L. Li //IEEE Transactions on Smart
Grid. – 2018. – vol. 10. – № 4. – pp. 4164-4174.
33. De Mello, O.D. An integrated dispatch model of gas supply and
thermoelectric systems / O.D. De Mello, T. Ohishi //Proc. 15th Power Systems
Computation Conference (PSCC). – 2005.
34. Demetriou, P. System splitting strategy considering power system restoration
/ P. Demetriou, A. Kyriacou, E. Kyriakides, C. Panayiotou //2017 IEEE Manchester
PowerTech. – IEEE, 2017. – pp. 1-6.
35. Dimitrijevic, S. An innovative approach for solving the restoration problem in
distribution networks / S. Dimitrijevic, N. Rajakovic //Electric Power Systems
Research. – 2011. – vol. 81. – № 10. – pp. 1961-1972.
36. Geidl, M. A greenfield approach for future power systems / M. Geidl,
P. Favreperrod, B. Klöckl, G. Koeppel //Proc. of Cigre General Session. – vol. 41. –
2006. – P. 136.
37. Geidl, M. Energy hubs for the future / M. Geidl, G. Koeppel, P. Favre-Perrod,
B. Klockl, G. Andersson, K. Frohlich //IEEE power and energy magazine. – 2006. –
vol. 5. – № 1. – pp. 24-30.
38. Geidl, M. Operational and topological optimization of multi-carrier energy
systems / M. Geidl, G. Andersson //2005 International Conference on Future Power
Systems. – IEEE, 2005. – P. 6.
39. Geidl, M.Optimalcouplingofenergyinfrastructures/M. Geidl,
G. Andersson //2007 IEEE Lausanne Power Tech. – IEEE, 2007. – pp. 1398-1403.
40. Geidl, M. Optimal power flow of multiple energy carriers / M. Geidl,
G. Andersson //IEEE Transactions on power systems. – 2007. – vol. 22. – № 1. – pp.
145-155.
41. Geidl, M. The energy hub–a powerful concept for future energy systems /
M. Geidl, G. Koeppel, P. Favre-Perrod, B. Klöckl, G. Andersson, K. Fröhlich //Third
annual Carnegie mellon conference on the electricity industry. – 2007. – vol. 13. – P.
14.
42. Gentle, J. E. Random Number Generation and Monte-Carlo Methods / J. E.
Gentle. USA: Springer, 2003. – P. 381.
43. Gil, E.M. Modeling integrated energy transportation networks for analysis of
economic efficiency and network interdependencies / E.M. Gil, A.M. Quelhas,
J.D. McCalley, T. Van Voorhis //Proc. North American Power Symposium (NAPS). –
2003.
44. Hammons, T.J. Integrated natural gas-electricity resource adequacy planning
in Latin America / T. J. Hammons, L.A. Barroso, H. Rudnick //International Journal of
Power & Energy Systems. – 2010. – vol. 30. – № 1. – P. 1.
45. Hamouda A. Improved algorithm for radial distribution networks load flow
solution / A. Hamouda, K. Zehar //International Journal of Electrical Power & Energy
Systems. – 2011. – vol. 33. – № 3. – pp. 508-514.
46. Hashimov, A. M. Voltage Stability Problem for GRID with Distribution
GenerationandRenewableSources/A.M. Hashimov,N.R. Rahmanov,
S.T. Ahmedova, A.A. Mustafayev //Proceedings of the 11th International Conference
on Technical and Physical Problems of Electrical Engineering, ICTPE-2015 (Bucharest,
Romania). – 2015. – pp. 159-165.
47. Hecq, S. The integrated planning of the natural gas and electricity systems
under market conditions / S. Hecq, Y. Bouffioulx, P. Doulliez, P. Saintes //2001 IEEE
Porto Power Tech Proceedings (Cat. No. 01EX502). – IEEE, 2001. – vol. 1. – P. 5.
48. Hemmes, K.Towardsmulti-sourcemulti-productenergysystems/
K. Hemmes, J. Zachariahwolf, M. Geidl, G. Andersson //International Journal of
Hydrogen Energy. – 2007. – vol. 32. – № 10-11. – pp. 1332-1338.
49. Jayasuriya, L. Energy hub modelling for multi-scale and multi-energy supply
systems / L. Jayasuriya, M. Chaudry, M. Qadrdan, J. Wu, N. Jenkins //2019 IEEE Milan
PowerTech. – IEEE, 2019. – pp. 1-6.
50. Katsavounis, K. Comparative study of integrated energy system modelling /
K. Katsavounis, P. Hou, W. Hu, Z. Chen //2017 IEEE PES Innovative Smart Grid
Technologies Conference Europe (ISGT-Europe). – IEEE, 2017. – pp. 1-6.
51. Koeppel, G. Reliability modeling of multi-carrier energy systems /
G. Koeppel, G. Andersson //Energy. – 2009. – vol. 34. – № 3. – pp. 235-244.
52. Korhonen J. A material and energy flow model for co-production of heat and
power / J. Korhonen //Journal of Cleaner Production. – 2002. – vol. 10. – № 6. – pp.
537-544.
53. Krause, T. Modeling interconnected national energy systems using an energy
hub approach / T. Krause, F. Kienzle, Liu Yang, G. Andersson //2011 IEEE Trondheim
PowerTech. – IEEE, 2011. – pp. 1-7.
54. Le Blond, S. Towards an integrated approach to building energy efficiency:
Drivers and enablers / S. Le Blond, T. Lewis, M. Sooriyabandara //2011 2nd IEEE PES
International Conference and Exhibition on Innovative Smart Grid Technologies. –
IEEE, 2011. – pp. 1-8.
55. Li, G. Researches on the reliability evaluation of integrated energy system
based on Energy Hub / G. Li, Y. Kou, J. Jiang, Y. Lin, Z. Bie //2016 China International
Conference on Electricity Distribution (CICED). – IEEE, 2016. – pp. 1-9.
56. Li, P. A Lyapunov Optimization-based energy management strategy for
energy hub with energy router / P. Li, W. Sheng, Q. Duan, Z. Li, C. Zhu, X. Zhang
//IEEE Transactions on Smart Grid. – 2020. – vol. 11. – № 6. – pp. 4860-4870.
57. Lim, I.H. Design and implementation of multiagent-based distributed
restoration system in DAS / I.H. Lim, T.S. Sidhu, M.S. Choi, S.J. Lee, S. Hong,
S.I. Lim, S.W. Lee //IEEE Transactions on Power Delivery. – 2013. – vol. 28. – № 2. –
pp. 585-593.
58. Lu, S. Hydraulic-thermal cooperative optimization of integrated energy
systems: a convex optimization approach / S. Lu, W. Gu, C. Zhang, K. Meng, Z. Dong
//IEEE Transactions on Smart Grid. – 2020. – vol. 11. – № 6. – pp. 4818-4832.
59. Lu, S. Thermal inertial aggregation model for integrated energy systems /
S. Lu, W. Gu, K. Meng, S. Yao, B. Liu, Z.Y. Dong //IEEE Transactions on Power
Systems. – 2019. – vol. 35. – № 3. – pp. 2374-2387.
60. Ma, T. Energy flow modeling and optimal operation analysis of the micro
energy grid based on energy hub / T. Ma, J. Wu, L. Hao //Energy conversion and
management. – 2017. – vol. 133. – pp. 292-306.
61. Mancarella, P. MES (multi-energy systems): An overview of concepts and
evaluation models / P. Mancarella //Invited Paper, Energy, under Review. – February
2014. – vol.65 – pp. 1–17.
62. Manshadi, S.D. Coordinated operation of electricity and natural gas systems:
A convex relaxation approach / S.D. Manshadi, M.E. Khodayar //IEEE Transactions on
Smart Grid. – 2018. – vol. 10. – № 3. – pp. 3342-3354.
63. Maroufmashat, A. Design and operation of a multicarrier energy system based
onmultiobjectiveoptimizationapproach/A. Maroufmashat,S.S. Khavas,
H. Bakhteeyar //matrix. – 2014. – vol. 100. – P. 21.
64. Mayorov, G. Application of the multiagent approach to the research of
integrated energy supply systems / G. Mayorov, V. Stennikov, E. Barakhtenko //E3S
Web of Conferences. – EDP Sciences, 2019. – vol. 114. – P. 1006.
65. McDonald, J. Adaptive intelligent power systems: Active distribution
networks / J. McDonald //Energy Policy. – 2008. – vol. 36. – № 12. – pp. 4346-4351.
66. Mello, O.D. Natural gas transmission for thermoelectric generation problem /
O. D. Mello, T. Ohishi //Proc. of IX Symposium of Specialists in Electric Operational
and Expansion Planning (IX SEPOPE). – 2004.
67. Moeini-Aghtaie, M. A decomposed solution to multiple-energy carriers
optimal power flow / M. Moeini-Aghtaie, A. Abbaspour, M. Fotuhi-Firuzabad,
E. Hajipour //IEEE Transactions on Power Systems. – 2013. – vol. 29. – № 2. – pp.
707-716.
68. Mohammadi, F. Multidimensional scenario selection for power systems with
stochastic failures / F. Mohammadi, M. Sahraei-Ardakani //IEEE Transactions on
Power Systems. – 2020. – vol. 35. – № 6. – pp. 4528-4538.
69. Mohammadi, M. Energy hub: from a model to a concept–a review /
M. Mohammadi, Y. Noorollahi, B. Mohammadi-Ivatloo, H. Yousefi //Renewable and
Sustainable Energy Reviews. – 2017. – vol. 80. – pp. 1512-1527.
70. Morals, M.S. Natural gas network pricing and its influence on electricity and
gas markets / M. S. Morals, J.W. Lima //2003 IEEE Bologna Power Tech Conference
Proceedings, – IEEE, 2003. – vol. 3. – P. 6.
71. Moslehi, K. Optimization of multiplant cogeneration system operation
including electric and steam networks / K. Moslehi, M. Khadem, R. Bernal,
G. Hernandez //IEEE Transactions on Power systems. – 1991. – vol. 6. – № 2. – pp.
484-490.
72. Oikonomou, K. Optimal coordinated operation of interdependent power and
water distribution systems / K. Oikonomou, M. Parvania //IEEE Transactions on Smart
Grid. – 2020. – vol. 11. – № 6. – pp. 4784-4794.
73. Orehounig, K. Integration of decentralized energy systems in neighbourhoods
using the energy hub approach / K. Orehounig, R. Evins, V. Dorer //Applied Energy. –
2015. – vol. 154. – pp. 277-289.
74. Page, J. A multi-energy modeling, simulation and optimization environment
for urban energy infrastructure planning / J. Page, D. Basciotti, O. Pol, J.N. Fidalgo,
M. Couto, R. Aron, L. Fournie //Proceedings of the 13th conference of international
building performance simulation association, Chambery, France. – 2013. – pp. 26-28.
75. Papaefthymiou, G. Integration of stochastic generation in power systems /
G. Papaefthymiou, P.H. Schavemaker, L. Van der Sluis, W.L. Kling, D. Kurowicka,
R.M. Cooke //International Journal of Electrical Power & Energy Systems. – 2006. –
vol. 28. – № 9. – pp. 655-667.
76. Quelhas, A.M. Nodal prices in an integrated energy system / A.M. Quelhas,
E. Gil, J.D. McCalley //International Journal of Critical Infrastructures. – 2006. – vol. 2.
– № 1. – pp. 50-69.
77. Rahman, S. An efficient load model for analyzing demand side management
impacts / S. Rahman, R. Rinaldy //IEEE Transactions on Power Systems. – 1993. – vol.
8. – №3. – pp. 1219-1226.
78. Romero, R. A new mathematical model for the restoration problem in
balanced radial distribution systems / R. Romero, J.F. Franco, F.B. Leão, M.J. Rider,
E.S. De Souza //IEEE Transactions on Power Systems. – 2015. – vol. 31. – № 2. – pp.
1259-1268.
79. Salimi, M. Optimal planning of energy hubs in interconnected energy
systems: a case study for natural gas and electricity / M. Salimi, M. Adelpour, S. Vaez-
ZAdeh, H. Ghasemi //IET Generation, Transmission & Distribution. – 2015. – vol. 9. –
№ 8. – pp. 695-707.
80. Schulze, M. Network flow model for multi-energy systems / M. Schulze,
G. Gasparovic //Proc. of the 5th IASME/WSEAS Int. Conf. on Energy & Environment
2010. – 2010. – pp. 172-177.
81. Sekhavatmanesh, H. A Multi-agent based analytical approach for service
restoration in distribution networks / H. Sekhavatmanesh, R. Cherkaoui //2017 IEEE
Manchester PowerTech. – IEEE, 2017. – pp. 1-6.
82. Shahidehpour, M. Impact of natural gas infrastructure on electric power
systems / M. Shahidehpour, Y. Fu, T. Wiedman //Proceedings of the IEEE. – 2005. –
vol. 93. – № 5. – pp. 1042-1056.
83. Sheikhi, A. Financial Analysis for a Multi-Carrier Energy System Equipped
with CCHP / A. Sheikhi, S. Bahrami, A.M. Ranjbar, S Sattari, M. Adami//Proceedings
of the International Conference on Renewable Energies and Power Quality
(ICREPQ’13), Bilbao, Spain. – 2013. – pp. 20-22.
84. Söderman, J. Structural and operational optimisation of distributed energy
systems / J. Söderman, F. Pettersson //Applied thermal engineering. – 2006. – vol. 26. –
№ 13. – pp. 1400-1408.
85. Stennikov, V. New Generation Algorithms for Determining of Optimal
Parameters of Heating Systems / V. Stennikov, E. Barakhtenko, D. Sokolov //2018
International Multi-Conference on Industrial Engineering and Modern Technologies
(FarEastCon). – IEEE, 2018. – pp. 1-6.
86. Su, C.L. Probabilistic load-flow computation using point estimate method /
C.L. Su //IEEE Transactions on Power Systems. – 2005. – vol. 20. – №4. – pp. 1843-
1851.
87. Van Beuzekom, I. Areviewofmulti-energysystemplanningand
optimization tools for sustainable urban development / I. Van Beuzekom, M. Gibescu,
J. G. Slootweg //2015 IEEE Eindhoven PowerTech. – IEEE, 2015. – pp. 1-7.
88. Violante, W. An energy management system for isolated microgrids with
thermal energy resources / W. Violante, C.A. Cañizares, M.A. Trovato, G. Forte //IEEE
Transactions on Smart Grid. – 2020. – vol. 11. – № 4. – pp. 2880-2891.
89. Voropai, N. Modeling of integrated energy supply systems: main principles,
model, and applications / N. Voropai, V. Stennikov, S. Senderov, E. Barakhtenko,
O. Voitov, A. Ustinov //Journal of Energy Engineering. – 2017. – vol. 143. – № 5.
90. Voropai, N. Simulation approach to integrated energy systems study based on
energy hub concept / N. Voropai, D. Gerasimov, E. Ukolova, K. Suslov, P. Lombardi,
P. Komarnicki //2019 IEEE Power Tech, Milan, Italy. – IEEE, 2019. – P.5.
91. Voropai, N.I. A Model for Control of Steady State of Intelligent Integrated
Energy System / N.I. Voropai, V.A. Stennikov, E.A. Barakhtenko, O.N. Voitov,
I.V. Postnikov //Energy Systems Research. – 2018. – vol. 1. – № 1. – pp. 57-66.
92.Wang, J. Review and prospect of integrated demand response in the multi-
energy system / J. Wang, H. Zhong, Z. Ma, Q. Xia, C. Kang //Applied Energy. – 2017.
– vol. 202. – pp. 772-782.
93. Wu, T. Optimal operation of combined cooling heat and power microgrid
with PEVs / T. Wu, W. Mai, M. Qin, C. Zhang, J. Li, Y. Nie, C.Y. Chung //2015 IEEE
Eindhoven PowerTech. – IEEE, 2015. – pp. 1-6.
94. Xiang, Y. An Explicit Formula Based Estimation Method for Distribution
Network Reliability / Y. Xiang, Y. Su, Y. Wang, J. Liu, X. Zhang //IEEE Transactions
on Power Delivery. – 2019. – vol. 35. – № 4. – pp. 2109-2112.
95. Zhang, P. Probabilistic load flow computation using the method of combined
cumulants and Gram-Charlier expansion / P. Zhang, S.T. Lee //IEEE transactions on
power systems. – 2004. – vol. 19. – № 1. – p. 676-682.
96. Zhang, X. Optimal expansion planning of energy hub with multiple energy
infrastructures / X. Zhang, M. Shahidehpour, A. Alabdulwahab, A. Abusorrah //IEEE
Transactions on Smart Grid. – 2015. – vol. 6. – № 5. – pp. 2302-2311.
97. Zhou, Y. Distributionally robust co-optimization of energy and reserve for
combined distribution networks of power and district heating / Y. Zhou,
M. Shahidehpour, Z. Wei, Z. Li, G. Sun, S. Chen //IEEE Transactions on Power
Systems. – 2019. – vol. 35. – № 3. – pp. 2388-2398.
98. Zhou, Y. Distributionally robust unit commitment in coordinated electricity
and district heating networks / Y. Zhou, M. Shahidehpour, Z. Wei, Z. Li, G. Sun,
S. Chen //IEEE Transactions on Power Systems. – 2019. – vol. 35. – № 3. – pp. 2155-
2166.
99. Акционерное общество «Системный оператор Единой энергетической
системы» (АО «СО ЕЭС») URL: https://www.so-ups.ru/ (дата обращения:
28.11.2021)
100. МинистерствоэнергетикиРоссийскойФедерацииURL:
https://minenergo.gov.ru (дата обращения: 28.11.2021)
Публикации автора в научных журналах
Помогаем с подготовкой сопроводительных документов
Хочешь уникальную работу?
Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!
5 (22 отзыва)
5 (9 отзывов)
4.5 (80 отзывов)
4.1 (20 отзывов)
5 (1241 отзыв)
5 (188 отзывов)
5 (20 отзывов)
4.8 (105 отзывов)
5 (21 отзыв)
